Koji su načini regulacije frekvencije električne energije

Regulacija frekvencije (Frequency Regulation) je ključna zadatak u električnim sistemima, sa ciljem održavanja stabilnosti frekvencije mreže. Frekvencija električnog sistema obično treba da se održava unutar određenog opsega, kao što su 50 Hz ili 60 Hz, kako bi se osiguralo pravilno funkcionisanje svih električnih uređaja. Evo nekoliko često korišćenih metoda regulacije frekvencije:

1. Primarna kontrola frekvencije

Princip: Primarna kontrola frekvencije postiže se automatskim podešavanjem izlazne snage generatora putem njihovih regulatora kako bi se odgovorilo na kratkoročne odstupanja frekvencije.

Primena: Pogodna za brz odgovor na kratkoročne promene opterećenja.

Funkcionisanje: Regulatori automatski podešavaju protok pare ili vode do turbine na osnovu odstupanja frekvencije, time menjajući izlaznu snagu generatora.

2. Sekundarna kontrola frekvencije

Princip: Sekundarna kontrola frekvencije dalje prilagođava izlaznu snagu generatora, nadogradjujući primarnu kontrolu frekvencije, koristeći sisteme Automatske kontrole generacije (AGC) kako bi se frekvencija vratila na njenu referentnu tačku.

Primena: Pogodna za srednjeročnu kontrolu frekvencije.

Funkcionisanje: Sistemi AGC automatski prilagođavaju izlaznu snagu generatora na osnovu odstupanja frekvencije i Greške područne kontrole (ACE).

3. Tercijarna kontrola frekvencije

Princip: Tercijarna kontrola frekvencije optimizuje izlaznu snagu generatora za ekonomsku raspodelu, nadogradjujući sekundarnu kontrolu frekvencije, kako bi se smanjili troškovi proizvodnje.

Primena: Pogodna za dugoročnu kontrolu frekvencije i ekonomsku raspodelu.

Funkcionisanje: Algoritmi optimizacije određuju optimalnu izlaznu snagu za svaki generator kako bi se postigla stabilnost frekvencije i minimizirani troškovi.

4. Regulacija frekvencije pomoću sistema za skladištenje energije (ESS)

Princip: Sistemi za skladištenje energije mogu brzo da se puni ili isprazni kako bi pružali ili apsorbirali snagu, pomažući time u održavanju stabilnosti frekvencije.

Primena: Pogodna za brz odgovor i kratkoročnu regulaciju frekvencije.

Funkcionisanje: Sistemi za skladištenje energije koriste konvertere strujnih napona (poput invertera) kako bi brzo odgovarali na promene frekvencije i pružili potrebnu podršku snage.

5. Upravljanje strane potrošača (DSM)

Princip: DSM uključuje motivisanje korisnika da prilagode svoju potrošnju električne energije kako bi pomogli u održavanju stabilnosti frekvencije mreže.

Primena: Pogodna za srednjeročnu kontrolu frekvencije.

Funkcionisanje: Cenovni signali, mehanizmi nagrada ili tehnologije pametne mreže upućuju korisnike da smanje potrošnju tokom vrhunskih sati i povećaju potrošnju tokom slabih sati.

6. Regulacija frekvencije pomoću obnovljivih izvora energije (RES)

Princip: Koristi brze odgovore obnovljivih izvora energije (poput vjetra i sunca) kako bi pružali usluge regulacije frekvencije preko konvertera strujnih napona (poput invertera).

Primena: Pogodna za brz odgovor i kratkoročnu regulaciju frekvencije.

Funkcionisanje: Inverteri brzo prilagođavaju izlaznu snagu obnovljivih izvora energije kako bi odgovorili na promene frekvencije.

7. Virtualni sinkroni generator (VSG)

Princip: Simulira dinamičke karakteristike sinkronih generatora kako bi distribuirani izvori snage (poput invertera) mogli da pruže sposobnosti regulacije frekvencije.

Primena: Pogodna za regulaciju frekvencije u distribuiranim izvorima snage i mikromrežama.

Funkcionisanje: Kontrolni algoritmi prave da inverteri imitiraju ponašanje sinkronih generatora, pružajući inerciju i podršku u regulaciji frekvencije.

8. Crni start

Princip: Vraća rad mreže nakon potpune crne mreže korišćenjem predodređenih generatora kako bi se osigurala stabilnost frekvencije.

Primena: Pogodna za oporavak mreže i hitne situacije.

Funkcionisanje: Predodređeni generatori se označavaju kao izvori crnog starta, koji počinju prvi tokom oporavka mreže, postepeno vraćajući ostale geneatore i opterećenja.

Sažetak

Regulacija frekvencije je ključno sredstvo za osiguranje stabilnosti frekvencije mreže i može se postići različitim metodama. Primarna i sekundarna kontrola frekvencije su osnovne metode pogodne za različite vremenske okvire kontrole frekvencije. Sistemi za skladištenje energije, upravljanje strane potrošača i regulacija frekvencije pomoću obnovljivih izvora energije pružaju fleksibilne sredstva za brz odgovor i kratkoročnu regulaciju frekvencije. Virtualni sinkroni generatori i crni start igraju važne uloge u specifičnim scenarijima.